基于MIMO天线多载波系统的最大容量及最优信道选择算法

为了实现多输入多输出（MIMO）系统的最优传输,在加性高斯白噪声信道下分析了MIMO天线的信道容量增益,选而提出在MIMO多载波系统中,对信道进行时-频-空三维划分的理论,并给出了时-频-空三维能量密度谱的概念,从而对能量和时-频资源进行约泉．在此基础上推导并得出了MIMO多载波系统在加性噪声下的最优能量分配准则和MIMO多载波系统的容量上限在最优能量注水解的指导下,对基于MIMO天线的正交频分复用（OFDM）系统进行最优信道选择,并与未经信道选择算法的系统在相同资源约束和信道环境下进行性能比较仿真结果表明,经过信道选择的系统能更有效地保证符号可靠传输,并且系统容量逼近提出的容量上限．     

基于MATLAB的MIMO通信系统教学平台的设计与实现

多输入输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)系统利用发射端的多个天线独立发送信号,在接收端利用多个天线接收并检测信息。针对MIMO通信系统中空时编码和检测技术理论性强且抽象的特点,设计了一个基于Matlab的MIMO系统教学演示平台。在该平台上可以演示采用不同信道编码、不同调制方式以及不同的检测算法下MIMO系统的信道容量以及误码率性能,通过性能演示学生可以直观地了解编码、调制以及检测模块对系统性能的影响。学生还可以通过该演示平台选择不同的发送天线和接收天线数目,实时演示收发天线数目对MIMO系统性能的影响。教学实践表明,通过该平台的实时演示可以加强学生对通信原理课程的理解,调动学生编程实现MIMO系统模块的积极性,为进一步学习现代通信的关键技术奠定了基础。     

MIMO系统中一种新的接收天线选择算法

在瑞利衰落信道条件下，通过天线选择可以提高多输入多输出（MIMO）系统的容量，并能有效地降低MIMO系统的复杂度和射频成本，天线选择算法也成为问题的关键。对接收天线选择算法进行了研究，通过连续选择使MIMO系统容量增加最大的天线的方法，用矩阵及行列式运算导出了一种新的接收天线选择算法，并通过仿真和分析与其它算法进行了比较。仿真结果表明，新算法在信噪比较小时，有最大的遍历性容量（ergodic capacity）、中断容量（outage capacity）；在信噪比较大时，同其它算法结果十分接近。新算法更适合于在信噪比较小（信号弱或信遭受噪声恶化严重）时使用。将新算法同Alkhansari算法结合起来，结果更好。     

分布式MIMO系统天线选择对信道容量的影响

研究了分布式多输入多输出系统的信道容量,对信道非满秩情况进行讨论,分析了天线选择对于信道容量的影响。对信道容量的仿真表明：在分布式MIMO系统中对发射天线进行选择可以提高信道容量。同时选择天线可以减小系统的复杂度和硬件成本。     

MIMO技术在LTE／LTE—A系统中的应用

多输入多输出（MIM0）技术是LTE／LTE—A系统一个至关重要的技术。它不仅增强了传统的点到点链接。还使得下行链接多用户MIMO成为可能。MIMO技术可以提供支持多种高数据速率业务所必需的容量和灵活性。本文详细讨论了MIMO技术在LTE／LTE—A标准中的配置与实现。     

基于MMSE预编码天线选择的空间调制大规模MIMO系统性能研究

为提高大规模MIMO系统的可靠性及满足未来绿色高效通信的要求,本文提出了大规模MIMO系统中基于MMSE预编码技术的收信端天线选择算法,对基于MMSE预编码的空间调制大规模MIMO系统进行了仿真实验,并进行了复杂度分析.实验结果表明,基于MMSE预编码的天线选择算法相比于文献[6]已提出的ZF预编码天线选择算法,复杂度略有增加,但误比特率在系统相同配置时约有2 d B的提高.     

MIMO系统一种新的天线选择算法

在多径衰落环境中,MIMO 系统能够极大地提高无线通信系统的容量和可靠性,发射/接收天线选择方法能以很小的性能损失换取射频成本的大幅度降低,使 MIMO系统不完全受射频成本的限制.为快速选择出使系统容量最优的发射/接收天线子集,该文提出一种新的快速简单的天线选择算法.仿真结果表明,该算法降低了计算复杂度,在获得很高的系统容量的同时,大大降低了系统误码率.     

一种应用小数编码GA算法的MIMO天线选择方法

针对多输入多输出（MIMO）技术传统遗传算法（GA）的天线选择在进行遗传运算操作时,会遇到二进制染色体编码与选择天线数不匹配的问题,提出了一种用小数编码的GA遗传算法用于MIMO天线选择,所提方法可以有效解决传统GA在遗传操作上的问题,并具有较低的复杂度。     

能耗感知的MIMO天线配置模式选择算法

多入多出MIMO (multiple input multiple output)利用多天线技术可以在同一信道内并发传输多路数据,实现空间复用增益和空间分集增益,从而提升系统吞吐量、传输范围和可靠性,但MIMO所采用的多天线技术会大幅增加通信终端的能耗成本。能耗是智能终端的关键性能指标,也是制约MIMO技术能否在智能终端上推广使用的重要因素。针对这一问题,研究了IEEE 802.11n 的MIMO发送端能耗问题,提出了一种能耗感知的MIMO天线配置模式选择算法。该算法以单位比特能耗为优化目标,根据缓冲区待发送数据帧的数量,动态调整MIMO天线配置模式。缓冲区待发送数据帧的数量超过上限阈值时,发送端调整天线配置模式,并根据待发送帧大小和历史统计信息预测和激活能耗最优的天线数量;低于下限阈值时,发送端关闭多天线,采用单天线进行数据传输。基于真实实验数据的数值分析结果表明,该算法能够充分利用睡眠状态优化MIMO发送能耗,有效提升单位比特能耗。     

一种应用小数编码 GA 算法的 MIMO 天线选择方法

针对多输入多输出(MIMO)技术传统遗传算法(GA)的天线选择在进行遗传运算操作时,会遇到二进制染色体编码与选择天线数不匹配的问题,提出了一种用小数编码的 GA 遗传算法用于 MIMO 天线选择,所提方法可以有效解决传统 GA 在遗传操作上的问题,并具有较低的复杂度.     

多频段MIMO手机陶瓷天线设计

多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)技术在手机天线设计中,经常遇到辐射单元尺寸过大、电磁兼容、天线辐射全向性和天线辐射效率等问题,本文提出一种多频段MIMO陶瓷天线的结构来研究和解决上述问题。其中,陶瓷结构的介电常数为6.45,并附在金属贴片结构上作为辐射单元。所采用新型的陶瓷材料将为天线提供更宽的带宽,并且减小天线辐射单元设计的尺寸,其辐射单元的尺寸为32.5 mm×17 mm×2.8 mm。实际测量天线带宽为0.89～0.97 GHz和1.71～2.20 GHz,实现了双频段移动通信并且覆盖了GSM900、DCS1800、PCS1900和LTE1900等频段。该天线具有良好的全向辐射特性,适合手机天线的应用,同时该MIMO天线的耦合隔离度较低。实测天线效率在0.89～0.97 GHz频段为21.3%～28.3%,在1.71～2.20 GHz频段为24.3%～35.2%,基本满足手机天线应用设计的需求。新设计的MIMO天线在未来全屏手机使用上将有广泛的应用前景。     

大规模MIMO系统中的双向搜索天线选择算法

大规模MIMO(Massive MIMO)拥有众多天线,如果按照传统的方式配备等量的射频链路,势必会大幅度增加硬件成本及系统复杂度.天线选择技术能够在不损害多天线系统优势的前提下,使射频链路成本明显下降.天线选择的主要方法其思想是在全部天线中选出部分天线传输数据,从而使射频链路成本不再成为限制因素,在实际的无线信道中,信道状态变化多样,为了达到所需性能指标,通信系统需要选择不同数目的天线进行数据传输,而现有的天线选择算法往往只适用于固定天线数的场景.本文针对多变的信道状态,基于递增选择算法与递减选择算法提出了双向搜索天线选择算法,能够灵活应对不同的天线数需求,并且保持了较低的计算复杂度.     

探讨MIMO智能天线技术在4G中的应用

在已经商用的第三代移动通信系统和正在酝酿的第四代移动通信系统中,为提高信道容量和传输速率以及通信质量,这2种系统都涉及到了MIMO多天线阵列无线传输物理层体系结构这项关键技术。凭在提高频谱利用率方面的卓越表现,MIMO和智能天线成为4G发展中炙手可热的课题。本文采用智能天线与MIMO系统结合,讨论了MIMO技术的优点和未来智能天线的发展趋势同。     

大规模MIMO系统能效优化算法研究综述

随着移动用户数与高速数据业务应用的快速增长,满足下一代网络更高频效和能效需求的大规模多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)技术成为5G的研究热点。天线数目的增加,导致大规模MIMO系统的能耗也将急剧增加。优化大规模MIMO系统能效以实现绿色通信成为5G资源管理的一项重要研究课题。针对该问题,对大规模MIMO能效优化算法进行了综述与展望。介绍了大规模MIMO系统能效模型,综述了大规模MIMO系统能效优化算法研究现状,包括基于天线选择的能效优化、基于功率分配的能效优化、频效和能效的折中和多参数联合优化能效;探讨了学术界在大规模MIMO系统能效优化算法上的重要研究成果;总结了当前研究中存在的主要问题,展望了大规模MIMO系统能效优化未来的研究趋势。     

MIMO系统发射端多天线选择保障物理层安全传输

针对MIMO系统信号传输策略中单天线选择方案在增大系统保密容量方面存在的局限性,本文提出发射端多天线选择方案以保障物理层安全通信。文中首先在已知全局信道状态信息的理想条件下讨论最优多天线选择方案;然后考虑较为实际的情况,即在未知窃听方信道状态信息条件下提出次优多天线选择方案;最后,为改进次优方案在低信噪比条件下系统保密容量较小的不足,提出次优多天线选择发射功率分配方案。通过理论推导保密容量表达式和数值分析,结果表明,与现有单天线选择方案相比,所提的多天线选择方案有效地提高了系统的保密容量。     

基于最大比传输预编码天线分组技术的大规模多入多出系统能效研究

大规模多输入多输出(MIMO)系统中,大型天线阵列之间的强天线相关性会导致系统性能降低.针对下行链路场景,提出基于最大比传输预编码的联合天线分组和天线选择算法,把大规模天线阵列划分为若干组,在每组中基于信道矩阵最大列范数选择天线,构造所选天线与接收天线间的信道矩阵,并计算对应的预编码矩阵.建立能效模型,分析联合天线分组...     

线性分组码辅助发信天线选择对空间调制系统性能的影响

为了提高MIMO系统的性能,本文设计了线性分组码辅助发信天线选择的空间调制MIMO系统,并对所设计的系统进行了互信息、复杂度分析和相应的仿真实验.实验结果表明,相比于传统的广义空间调制系统,在相同系统配置时,线性分组码辅助天线选择的空间调制系统在复杂度略有增加的前提下能够获得较大的误码性能增益.     

MIMO系统发射端多天线选择保障物理层安全传输研究

针对MIMO系统信号传输策略中单天线选择方案在增大系统保密容量方面存在的局限性,提出发射端多天线选择方案以保障物理层安全通信。首先在已知全局信道状态信息的理想条件下讨论最优多天线选择方案;然后考虑较为实际的情况,即在未知窃听方信道状态信息条件下提出次优多天线选择方案;最后,为改进次优方案在低信噪比条件下系统保密容量较小的不足,提出次优多天线选择发射功率分配方案。通过理论推导保密容量表达式和数值分析,结果表明,与现有单天线选择方案相比,所提的多天线选择方案有效地提高了系统的保密容量。     

LTE上行系统循环延迟分集接收方案的设计

在长期演进(LTE)系统上行链路中,基站因受限于发射天线数而无法获得较好的分集增益及系统性能.为此,文中提出了一种利用循环延迟叠加方法获得空间-多径满分集的接收方案.首先直接叠加不同接收天线上经过循环延迟的信号,然后做频域的最小均方误差线性均衡,最后进行逐个符号的检测.当不同接收天线选择合适的循环延迟时,文中方案能够以较低的解调复杂度获得系统的空间-多径满分集增益.仿真结果表明:相对于LTE系统上行链路中现有的接收端天线选择方案,文中方案不仅能够获得与天线选择相同的接收分集增益,而且能够获得比天线选择方案更高的编码增益,同时不增加系统的解调复杂度;在中断概率为10-3时,文中方案在瑞利信道下的系统性能提升2~4d B,在LTE扩展步行信道下的系统性能提升1.5 d B以上.     

基于比例公平用户配对的虚拟MIMO容量

由于手持设备的便携式要求,通常用户手持终端无法配置多天线而只能配置为单天线,为了在上行传输中得到多输入与多输出(MIMO)的增益,虚拟MIMO的概念在3GPP中被提出:通过一个时频资源块调度多个用户从而使得用户群和多天线基站构成虚拟化MIMO的概念。该文对虚拟MIMO中单比例公平用户选择方案的两用户模型进行了和速率推导,得到了在固定接收信噪比下和速率的表达式,并通过仿真证明理论表达式和仿真结果基本吻合。